Μέσα στο σπήλαιο Yonderup, 12 μίλια βόρεια του Περθ της Αυστραλίας, το Pauline Treble ταξιδεύει στο χρόνο. Αντί να λυγίζει τους νόμους της φυσικής, ο ερευνητής εξετάζει τα αρχεία του παρελθόντος της Γης που είναι κλειδωμένα μέσα από σταλαγμίτες και σταλακτίτες - οι τελευταίοι από το ανώτατο όριο και οι πρώτοι από το έδαφος - που ονομάζονται σπηλαιώμες.
σχετικό περιεχόμενο
- Άλλες φωτογραφίες από το εσωτερικό ενός από τα μεγαλύτερα σπήλαια του κόσμου
- Κινέζικα Σπήλαια Graffiti Records Αιώνες Ξηρασίας
Αυτά τα εικονικά τμήματα των σπηλαίων σχηματίζονται όταν το νερό στάζει μέσα στην υπόγεια μάζα, μεταφέροντας ορυκτά μαζί του. Το υγρό αφήνει πίσω τα μεταλλικά στοιχεία, όπως ακριβώς και το νερό από το ντους σας αφήνει εναποθέσεις στο κεραμίδι, και μερικά από τα ύδατα παραμένουν παγιδευμένα μεταξύ ορυκτών κρυστάλλων. Πάνω από αιώνες, αυτή η όμορφη πλάκα γίνεται μια κάψουλα χρόνου: Κάθε στρώμα ορυκτών περιέχει χημικές ενδείξεις, ή πληρεξούσια, για να πει τι συνέβαινε πάνω από το έδαφος κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης εποχής. Όσο πιο κοντά στη μέση του σπηλαιώτη βλέπετε, τόσο πιο πίσω στο χρόνο που βλέπετε.
Οι επιστήμονες όπως το Treble της Αυστραλιανής Οργάνωσης Πυρηνικής Επιστήμης και Τεχνολογίας μαθαίνουν πώς να χρησιμοποιούν αυτές τις συνθέσεις των σπηλαίων-κώνων για να ανιχνεύσουν αρχαίες απολήξεις και ρέματα με κλιματολογικές και καιρικές συνθήκες. Η ελπίδα είναι όχι μόνο να κατανοήσουμε το παρελθόν αλλά και να δούμε τις μελλοντικές μας προοπτικές.
Τώρα, η Treble και οι συνάδελφοί της έχουν βρει ότι οι σχηματισμοί σπηλαίου καταγράφουν επίσης τα αρχεία των αρχαίων πυρκαγιών - και αυτό παρουσιάζει ένα πρόβλημα. Το σήμα για πυρκαγιά μοιάζει πολύ με μια σημαντική εξάρτηση για τις αλλαγές στις κλιματικές συνθήκες, πράγμα που σημαίνει ότι οι επιστήμονες μπορεί να συγχέουν τις τοπικές αναταραχές όπως οι πυρκαγιές για πιο παγκόσμια φαινόμενα.
"Πρέπει πραγματικά να προσελκύσει την προσοχή των ανθρώπων", λέει ο Treble. "Διαφορετικά, υπάρχουν πολλές δυνατότητες για τους ανθρώπους να παρερμηνεύουν αυτά τα πληρεξούσια."
Το Treble δεν βγήκε να βρει αρχαίες φωτιές. Ταξίδεψε στο Yonderup ελπίζοντας να εξαγάγει τις πληροφορίες για τις βροχοπτώσεις του σπηλαίου και να προσθέσει το ρεκόρ του Paleoclimate. "Θα έπρεπε να υπήρχε ένα σαφές μήνυμα", λέει ο Treble, ένα σήμα όπως και άλλοι επιστημονικοί spelunkers που είχαν δει σε άλλες σπηλιές. Αλλά, μυστηριωδώς, δεν υπήρχε.
Το πρόβλημα ήταν ότι αυτές οι άλλες σπηλιές βρίσκονταν σε εύκρατα μέρη του Βόρειου Ημισφαιρίου. Στη Δυτική Αυστραλία, το κλίμα έτεινε πιο ξηρό, πιο μεσογειακό. Με την παράξενη έλλειψη σήματος στο σπήλαιο της, άρχισε να σκέφτεται ότι ίσως οι πληρεξούσιοι που οι εύστοχοι επιστήμονες χρησιμοποίησαν απλά δεν μεταφράστηκαν κάτω.
Στη συνέχεια, όμως, θεώρησε ότι η πυρκαγιά που θυμήθηκε είχε πυρπολήσει πάνω από το σπήλαιο τον Φεβρουάριο. Πώς θα άλλαζαν τα speleothems; Τι θα μοιάζει με μια κωδικοποιημένη φωτιά; Και θα μπορούσαν τα σήματα του speleothem να αποκρύψουν τη βροχή;
Έκανε το έργο αυτό στο Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας προπτυχιακό Gurinder Nagra. Εργάστηκε με την Treble και τον συνάδελφό της, Andy Baker, για να εκθέσουν πώς οι πυρκαγιές επηρεάζουν τη γη που καίγονται και πώς αυτά τα αποτελέσματα στάζουν στα σπήλαια.
Οι επιστήμονες πήραν στοιχεία από αυτούς τους σχηματισμούς που μοιάζουν με καθεδρικούς ναούς στο σπήλαιο Yonderup στην Αυστραλία. (Άντι Μπέικερ) Το οξυγόνο είναι ένας από τους βασικούς πληρεξούσιους που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για να ανοικοδομήσουν το παρελθόν-ειδικά, την μεταβαλλόμενη αναλογία μεταξύ των ισοτόπων οξυγόνου-18 και οξυγόνου-16. Με την ευρεία έννοια, το νερό της βροχής έχει περισσότερο οξυγόνο-16 από το θαλασσινό νερό, επειδή το ισότοπο είναι ελαφρύτερο, έτσι εξατμίζεται πιο εύκολα από τον ωκεανό, βρίσκει το δρόμο του στα σύννεφα και στη συνέχεια πέφτει πίσω στη Γη. Όσο θερμότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο οξυγόνο-18 μπορεί να εξατμιστεί - και όσο περισσότερο νερό εξατμίζεται, αυτό σημαίνει ότι η ποσότητα των βροχοπτώσεων αυξάνεται παγκοσμίως.
Αλλά η ανάγνωση των αναλογιών που εμφανίζονται σε σπηλιές και σε διαφορετικές κλιματολογικές ζώνες δεν είναι απλή και το ακριβές νόημά τους ποικίλει σε όλο τον κόσμο.
"Στη Νοτιοδυτική Αυστραλία, η αναλογία [οξυγόνου] της βροχόπτωσης σχετίζεται με δύο πράγματα: την ένταση των βροχοπτώσεων και τις αλλαγές στην ατμοσφαιρική κυκλοφορία", λέει η Treble, μια διαπίστωση που έχει επαληθεύσει εξετάζοντας γνωστά γεγονότα βροχοπτώσεων του 20ου αιώνα και ένα σύγχρονο καταγραφή σταλαγμίτη. Για εκείνο το τμήμα της Αυστραλίας, το Treble έχει βρει ότι ένας υψηλότερος λόγος - περισσότερο βαρύ οξυγόνο σε σύγκριση με το φως σημαίνει λιγότερες βροχοπτώσεις ή μια μετατόπιση στους δυτικούς ανέμους του νότιου ημισφαιρίου.
Προσθέτοντας στις περιπλοκές, φαίνεται ότι ο λόγος οξυγόνου μπορεί να είναι τόσο ευαίσθητος στις πυρκαγιές όσο και στο κλίμα. Τα μηνύματα από τα δύο μπερδεύονται στα σπηλαιώτερα και κανείς δεν το γνώριζε μέχρι τώρα.
Όταν μια πυρκαγιά σπάει μέσα από μια ξηρή περιοχή, χαρακτηρίζει ή σκοτώνει τη βλάστηση. Αυτά τα θύματα αλλάζουν τα ποσοστά της διαπνοής και της εξάτμισης - πώς τρέχει το νερό μέσα από τις ρίζες των φυτών στα φύλλα τους και στη συνέχεια υψώνεται στον αέρα σαν ατμός. Λόγω των διακυμάνσεων της χλωρίδας και της τέφρας, τα μικρόβια του εδάφους μετατοπίζονται επίσης, όπως και τα επίπεδα στοιχείων όπως το μαγνήσιο, το ασβέστιο, το κάλιο και το νάτριο. Το έδαφος γίνεται πιο μαύρο από ό, τι πριν, γεγονός που την αναγκάζει να απορροφήσει περισσότερη ακτινοβολία από τον ήλιο.
Όταν το νερό ρέει μέσα από το μαύρο, άψυχο έδαφος, συγκεντρώνει στοιχεία για το μεταβαλλόμενο περιβάλλον και το σήμα αυτό αποτίθεται σε σπηλιές. Η ερώτηση έγινε έπειτα, θα μπορούσαν τα σημάδια της φωτιάς να απελευθερωθούν από σημάδια αλλαγής του κλίματος; Το Nagra έσκαψε βαθιά μέσα στα δεδομένα του σπηλαίου για να ανακαλύψει, χρησιμοποιώντας διμηνιαίες μετρήσεις των περιοχών από τον Αύγουστο του 2005 έως τον Μάρτιο του 2011, μια ανάλυση που αποκάλυψε τα δακτυλικά αποτυπώματα της πυρκαγιάς που πιέστηκαν στα σπηλαιώδη.
Μια πυρκαγιά δασικής πυρκαγιάς στην περιοχή εκτός Perth, Αυστραλία, το 2009. (Thorsten Mille / robertharding / Corbis) Το νερό μετά την πυρκαγιά ήταν πιο χλωριωμένο και πλουσιότερο σε κάλιο και θειικό άλας, αναφέρουν τα αποτελέσματα των αποτελεσμάτων που παρουσιάστηκαν στο συνέδριο της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης τον Δεκέμβριο και τώρα βρίσκονται υπό αναθεώρηση στις Υδρολογικές και Γειτονικές Επιστήμες . Το πιο σημαντικό, είδαν ότι η πυρκαγιά αύξησε επίσης τον λόγο ισοτόπων οξυγόνου - αυτό το παραδοσιακό πρότυπο παλαιότερων κλιματολογικών μελετών - μέχρι και 2 μέρη ανά χιλιάδες.
Μια τέτοια φαινομενικά μικρή αλλαγή είναι στην πραγματικότητα ισοδύναμη με τις μεγαλύτερες κλιματικές διακυμάνσεις από περίπου 2, 6 εκατομμύρια χρόνια μέχρι σήμερα. Οι επιστήμονες, η ομάδα που ανακαλύφθηκε, μπορεί να αναφέρουν λανθασμένες αναλογίες οξυγόνου ως μεγάλες κούνιες στο κλίμα όταν βλέπουν πραγματικά μεγάλες φλόγες.
Η σωστή ερμηνεία της κλιματικής ανασυγκρότησης βοηθά τους επιστήμονες να βάζουν τις σημερινές αλλαγές στο πλαίσιο, όπως η σύγκριση του σημερινού ρυθμού αλλαγής στη φυσική μεταβλητότητα του πλανήτη στο παρελθόν, λέει ο Frank McDermott του University College του Δουβλίνου. Και οι επιστήμονες χρησιμοποιούν παλαιοκλιματικά δεδομένα για να κάνουν ακριβέστερα μοντέλα του παρελθόντος και του παρόντος και καλύτερες προβολές για το μέλλον.
"Αν γνωρίζουμε πώς το κλίμα άλλαξε στο παρελθόν-ας πούμε τα τελευταία χρόνια, μπορούμε να τρέξουμε ένα μοντέλο κλίματος προς τα πίσω από την σημερινή ... και στη συνέχεια να ελέγξουμε αν το μοντέλο καταφέρνει να αναπαράγει τις γνωστές παρελθούσες κλιματολογικές συνθήκες" λέει.
Η μελέτη της ομάδας δείχνει πόσο σημαντικό είναι να κατανοήσουμε μια σπηλιά ως ένα μεμονωμένο σύστημα πριν τη χρησιμοποιήσουμε για να κάνουμε τέτοιες γενικεύσεις για τον κόσμο - μια καλή τακτική αν σπουδάζετε ανθρώπους ή υπόγειους θαλάμους.
"Ουσιαστικά, ο επιστήμονας πρέπει να προσπαθήσει να καταλάβει το σύστημα των σπηλαίων και ακόμη και το σύστημα σταγόνων-νερού από το οποίο έχει δειγματιστεί ο σταλαγμίτης του για να ερμηνεύσει σωστά τις πιο λεπτές αλλαγές", λέει ο McDermott.
Ένα έργο υπό την καθοδήγηση του Greg Hakim του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον στο Σιάτλ ενσωματώνει αυτή τη βάση δεδομένων των μετρήσεων οξυγόνου-ισοτόπου της Εθνικής Ωκεανικής και Ατμοσφαιρικής Διοίκησης (NOAA) σε αυτά τα μοντέλα, για να πραγματοποιήσει ακριβώς αυτούς τους ελέγχους. Και εδώ μπορούν να βοηθήσουν τα νέα ευρήματα.
"Αυτοί που επηρεάζονται από τοπικούς παράγοντες αποκαλύπτονται", λέει ο Baker. Τώρα, οι επιστήμονες ίσως χτυπούν τις σπηλιές που έχουν καεί.
Νέα φυτά βλάστησαν περίπου έξι μήνες μετά από πυρκαγιά κοντά στο σπήλαιο Yonderup. (Pauline Treble) Χρησιμοποιώντας την ίδια βάση δεδομένων NOAA και τα νέα αποτελέσματα της Nagra, οι παλαιοκλιματολόγοι θα μπορούσαν επίσης να είναι σε θέση να αναδημιουργήσουν την ιστορία πυρκαγιάς μιας περιοχής. "Πιθανότατα δεν μπορείτε να το κάνετε με τη μέτρηση του ισότοπου οξυγόνου από μόνη της, αλλά με άλλα πράγματα που θα ήταν πιο απομονωμένα από την άποψη του πώς επηρεάζονται", προειδοποιεί η Nagra.
Αυτό σημαίνει ότι μια τέτοια εργασία χρειάζεται ένα πραγματικό δακτυλικό αποτύπωμα της φωτιάς - αυτό είναι πραγματικά μοναδικό. Το πρίμα λέει ότι η λύση μπορεί να είναι ιχνοστοιχεία. Σε συνδυασμό με τα δεδομένα οξυγόνου, θα μπορούσαν να δημιουργήσουν ένα ισχυρό χρονοδιάγραμμα πυρκαγιάς. Το ρεκόρ αυτό, ειδικά σε ξηρές περιοχές όπως αυτές της μελέτης, είναι συχνά ένα υπόστρωμα στην ιστορία του κλίματος. Το βλέπουμε τώρα, με τις πυρκαγιές να αυξάνονται στην Αμερικάνικη Δύση εξαιτίας της ξηρασίας, των υψηλότερων θερμοκρασιών, των πιο καυτών εποχών και των μεγαλύτερων καταιγίδων.
Με τα αυστραλιανά σπήλαια, «προσπαθούμε να περιορίσουμε τον τρόπο με τον οποίο οι διεργασίες αυτές συνδέονται μακροπρόθεσμα και το είδος των επιπτώσεων που μπορούμε να περιμένουμε να δούμε με την περαιτέρω αποξήρανση αυτής της περιοχής», λέει ο Treble.
Οι επιστήμονες ελπίζουν επίσης να δουν πώς οι μελλοντικές πυρκαγιές θα επηρεάσουν την τοπική οικολογία και τις ίδιες τις σπηλιές, γι 'αυτό και το Αυστραλιανό Συμβούλιο Έρευνας χρηματοδότησε αυτή τη μελέτη. Η Nagra και οι σύμβουλοί του συνεργάστηκαν με το Γραφείο Περιβάλλοντος και Κληρονομιάς, το οποίο διαχειρίζεται τα εθνικά πάρκα της Αυστραλίας.
"Στη Νέα Νότια Ουαλία, έχουμε μια κρατική πολιτική όπου δεν είχαμε ελεγχόμενη ή προδιαγεγραμμένη καύση σπηλαίων ή καρστ σε εθνικές κονσέρβες, επειδή δεν ήξεραν τι επιπτώσεις θα είχε", λέει ο Μπέικερ. "Προληπτικά, δεν είχαν πυρκαγιά. Ίσως μπορούμε να τους προσφέρουμε αρκετές αποδείξεις ότι μπορούν να αλλάξουν την πολιτική αν είναι προς το καλύτερο συμφέρον ».
